黄铜的熔炼.doc

1、黄铜的熔炼一般把锌含量大于 20%的黄铜称为高锌黄铜，锌含量等于是 1020%的黄铜称为中锌黄铜，锌含量小于 4%的黄铜称为低锌黄铜。熔炼低锌黄铜和某些复杂的黄铜最好用煅烧木炭作覆盖剂，以防空气的吸入。在熔炼铝黄铜、铁黄铜、锰黄铜等复杂黄铜时，除用木炭作覆盖剂外，还常常加入 0。1%的冰晶土石作熔剂熔炼低锌黄铜时应使用品位较高的原料，熔炼一般黄铜时可大量使用旧料，熔炼某些杂质允许含量较高的黄铜如 HPb591 时，还可以使用二级旧料。用新料熔炼黄铜时，应根据所含元素的熔损情况确定配料比。易熔损元素如锌、铝、锑、砷、锰等取标准成分的上限；不易损元素如铜、铁、镍、锡、硅等取标准成分的中限或下限。使

2、用旧料熔炼黄铜时，对易损元素应进行补偿。按炉料计，低锌黄铜，锌的补偿量为 0。2%，中锌黄铜为 0。40。7%，高锌黄铜为 1。22。0%；铝为 0。10。15% ；锰为 0。10 。3% ；砷为 00。01% ；铍为 00。01% ；锡为 0。05%。为减少熔损应坚持低温加锌、高温捞渣的原则。在熔炼含有铁、锰等高熔点元素的黄铜时，应先将这类元素制成中间合金，如铁以铜铁中间合金加入。易氧化元素如砷、铍等也应与铜制成中间合金加入。铝、铅、锡因其熔点低可以纯金属形式加入，但因铝熔入铜水中会放出大量热，所以应在铜未熔化前与其它固体料一起装炉熔化以防局部过热。熔炼黄铜时，温度控制也很重要，除低锌黄铜可

3、通过电偶仪表确定出炉外，一般黄铜的熔炼温度可通过观察低频有芯感应电炉电流表指针的摆动或熔体的喷火程度来判断。指针摆动是由于大量锌蒸气从熔沟内部蒸发出来，阻断了熔沟内的电路，造成电流断续所致；喷火，是指烫过炉头后，炉体放平时有火焰喷出的现象。黄铜由于含锌量不同，各自具有的喷火温度也不同。高锌黄铜可根据喷火次数和程度决定出炉，出炉前可向熔体中加入少量的铜磷中间合金，以增加熔体的流动性。半连续浇铸铅黄铜时，出炉前，可加入炉料 0。04%的铝，以改善铸锭表面质量。用铁模浇铸铅黄铜时，可以在出炉前 12 分钟内加入少量稀土元素铜 铈或稀土中间合金，新旧料加入量均为炉料的 0。05%，以改善铸锭的热轧性能

4、。锰黄铜渣量较多，为避免铸锭产生夹渣，应及时捞净浮渣。第三节 有色合金铸件的制造 常用有色合金包括铜、铝、镁、 、锌、铅、锡、钛及其合金等。中的一种金属或几种元素组成的合金。其中主要以铜及铜合金和铝合金制造的铸件应用最多。如纯铜铸件主要利用其高导电、导热性；铜合金主要利用其抗腐蚀及耐磨性。此外，铝合金比重轻、导电和导热性好、也有好的耐腐蚀性能，因此也常用来制造铸件，如汽车上的缸体、缸盖和进气管等。 一、 铜合金和铝合金的熔炼 一般的，有色合金的熔点低、在高温下极易氧化和吸气，使铸件产生气孔和夹杂。为此常用如图 5.13 所示的坩埚炉熔炼。 坩埚炉的加热可以采用焦碳、油、电阻丝和感应电流。而且熔

5、炼时，应采取相应的除气、除渣的措施，以提高其纯净度。 1、铝合金的熔炼特点 （1） 氧化和吸气的产生 液态下的铝合金极易氧化，形成熔点高达 2050的 A12O3，其比重稍大于铝，且它很稳定，不易分解，而是以非金属夹杂物的形式悬浮在液态铝合金中，很难去除。此外，液态下的铝合金还极易吸收氢气，而在随后的冷却过程中，由于氢气在液态铝合金中的溶解度的降低，过饱和的氢将以气泡形式析出, 在铝合金铸件上形成气孔。对于结晶温度范围较宽的铝合金，初生树晶将使剩余液体分隔成许多小液区，当这些小液体区凝固收缩后，便形成有一定真空度的小空隙，这些小空隙为氢的析出创造了条件，从而在这些部位形成针孔，使铸件的气密性降

6、低，机械性能降低。 （2） 精炼方法 为减少铝合金的氧化和吸气，常在熔炼时往熔炼坩埚内加 KCl、NaCl 等盐类溶剂，并将液态铝合金覆盖，使之与炉气隔绝。为了排除已吸入的气体，一般应在液态铝合金出炉前或浇注前进行精炼。精炼方法有很多，常用的有通气法、氯化物精炼法或真空法。 1） 通气法 通气法有两类，一类是通入不会与铝合金发生化学反应的气体，如氮气或惰性气体。当氮气以气泡形式从液态铝合金中上浮时，可以将液态铝合金中的氢气随气泡一起带出。同时，气泡在上升过程中，会吸附一些固态夹杂物，使其浮至液面而被清除。另一类通入的气体是能与铝合金液体发生化学作用，如氯气。有下列反应： 3Cl2 + 2Al

7、= 2AlCl3 Cl2 + H2 =2HCl AlCl3 和 HCl 在熔炼条件下都是气体，它们在上浮过程中，会将液态铝合金中的气体和固态夹杂物带出。通氯气的精炼效果好、成本低，只是氯有毒，应在通风好、有安全防护措施的条件下使用。 2）氯化物精炼法（C 2Cl6、CCl 4、ZnCl 2、MnCl 2） 最常用的是采用六氯乙烷（C 2Cl6）精炼。即在铝合金出炉前,将 C2Cl6 用钟罩加入铝合金液，C 2Cl6 与铝发生如下反应： 3 C2Cl6 + 2Al = 3 C2Cl4 +2 AlCl3 其反应产物 C2Cl4 和 AlCl3 都是气体，它们在上浮过程中，会将铝合金液中的气体（H

8、2）和夹杂物（Al 2O3）一起带出液面而除去。C 2Cl6 不吸水分、便于保存、使用方便、且精炼效果好，只是它遇热会分解出的 Cl2 与 C2Cl4， 形成对人有强烈刺激性的炉气。因此在通风条件差的车间，采用刺激性小的精炼效果较差的 ZnCl2 来精炼。 3）真空处理法 在真空炉内熔炼和浇注液态铝合金，与大气完全隔绝，就不会发生氧化和吸气。也可以在普通坩埚内或感应炉内熔炼好出炉后，将浇包置于真空密室内数分钟，使铝合金液内的气体在真空负压作用下自动逸出，达到的目的。精炼完毕，应马上浇注。 2、 铜合金的熔炼特点 同铝合金一样，铜合金在熔炼时，也易氧化和吸气。因此，应在熔炼铜合金时采取如下工艺措

9、施： （1）小过程中，用木炭、碎玻璃、苏打和硼砂等熔剂覆盖铜合金液面，使之与空气隔离。 （2）脱氧处理 由于铜氧化后生成的 Cu2O，会降低塑性。因此，在熔炼普通黄铜和铝青铜以外的铜合金时，需采用含磷（814）%的磷铜脱氧，即用磷将 Cu2O 中 Cu 还原。对于普通黄铜和铝青铜，由于 Zn 和 Al 本身就是脱氧剂，不需另加脱氧剂。 （3） 除气处理 实际上主要为除去铜合金中的氢。对于锡青铜常用吹氮除气，在氮气气泡的上浮过程中，可将溶于液态锡青铜中的氢气带出液面。对于铝青铜除吹氮法外，还可用氯盐（ZnCl 2）和氯化物（CCl 4）进行除气，其原理也等同于铝合金的氯化物精炼法。对于黄铜，可采

10、用沸腾法除气，因为组元 Zn 的沸点为 907，在高于 907的温度下熔炼时，Zn 蒸汽泡的逸出会将液态黄铜中的气体带出。 （4） 除渣处理 铝青铜中的固态夹杂物 Al2O3 的熔点高、化学稳定性好，不能用脱氧化法还原，只能用加入碱性熔剂，如苏打、萤石和水晶石的方法，造出低熔点、小比重的熔渣而被去除。其它铜合金的熔炼一般不加熔剂精炼。 3 C2Cl6 + 2Al = 3 C2Cl4 +2 AlCl3 其反应产物 C2Cl4 和 AlCl3 都是气体，它们在上浮过程中，会将铝合金液中的气体（H 2）和夹杂物（Al 2O3）一起带出液面而除去。C 2Cl6 不吸水分、便于保存、使用方便、且精炼效果

11、好，只是它遇热会分解出的 Cl2 与 C2Cl4， 形成对人有强烈刺激性的炉气。因此在通风条件差的车间，采用刺激性小的精炼效果较差的 ZnCl2 来精炼。 3）真空处理法 在真空炉内熔炼和浇注液态铝合金，与大气完全隔绝，就不会发生氧化和吸气。也可以在普通坩埚内或感应炉内熔炼好出炉后，将浇包置于真空密室内数分钟，使铝合金液内的气体在真空负压作用下自动逸出，达到的目的。精炼完毕，应马上浇注。 2、 铜合金的熔炼特点 同铝合金一样，铜合金在熔炼时，也易氧化和吸气。因此，应在熔炼铜合金时采取如下工艺措施： （1）小过程中，用木炭、碎玻璃、苏打和硼砂等熔剂覆盖铜合金液面，使之与空气隔离。 （2）脱氧处理

12、 由于铜氧化后生成的 Cu2O，会降低塑性。因此，在熔炼普通黄铜和铝青铜以外的铜合金时，需采用含磷（814）%的磷铜脱氧，即用磷将 Cu2O 中 Cu 还原。对于普通黄铜和铝青铜，由于 Zn 和 Al 本身就是脱氧剂，不需另加脱氧剂。 （3） 除气处理 实际上主要为除去铜合金中的氢。对于锡青铜常用吹氮除气，在氮气气泡的上浮过程中，可将溶于液态锡青铜中的氢气带出液面。对于铝青铜除吹氮法外，还可用氯盐（ZnCl 2）和氯化物（CCl 4）进行除气，其原理也等同于铝合金的氯化物精炼法。对于黄铜，可采用沸腾法除气，因为组元 Zn 的沸点为 907，在高于 907的温度下熔炼时，Zn 蒸汽泡的逸出会将液

13、态黄铜中的气体带出。 （4） 除渣处理 铝青铜中的固态夹杂物 Al2O3 的熔点高、化学稳定性好，不能用脱氧化法还原，只能用加入碱性熔剂，如苏打、萤石和水晶石的方法，造出低熔点、小比重的熔渣而被去除。其它铜合金的熔炼一般不加熔剂精炼。二、 铜合金和铝合金的铸造工艺 1 、铜合金的铸造工艺特点 （1） 需采用细砂造型，以降低铸件表面粗糙度，同时也防止铸件表面产生粘砂缺陷。由于铜合金液的比重大、流动性好，铜合金液易渗入砂粒间隙。 （2） 铜合金的收缩率较铸铁的大，尤其是铝青铜，均需采用冒口、冷铁等工艺措施，使铸件顺序凝固，实现补缩。由于锡青铜的结晶温度范围宽，易产生显微缩松，应采用同时凝固原则。

14、（3） 对含铝的铜合金如铝青铜和铝黄铜，为防止在浇注时的氧化和吸气，其浇注系统应具有好的挡渣、平稳充型能力，如常采用带过滤网和集渣包的、底注式的浇注系统。 2、铝合金的铸造工艺特点 （1）铝合金的铸造性能与其成分密切相关。如 Al-Si 合金的成分在共晶点附近，为层状凝固方式，具有优良的铸造性能优良；而 Al-Cu 合金的结晶温度范围较宽，易产生缩松，其铸造性能最差。但是在实际生产中，铝合金铸件一般均采用冒口进行补缩。 （2）由于液态铝合金极易氧化和吸气，其浇注系统的设计原则，是尽快将铝合金液体平稳地导入铸型，并具有强挡渣措施。通常采用缝隙式、牛角式、及雨淋式的开放式浇注系统。（3）浇注铝合金时，应保证金属流连续不断，并防止其飞溅，以防氧化。